JP2001007297A - Cmos integrated circuit and timing signal generating device provided with the same - Google Patents
Cmos integrated circuit and timing signal generating device provided with the sameInfo
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体試験装置等
において、タイミング精度の要求されるタイミング信号
を発生するCMOS集積回路及びこのCMOS集積回路
を用いたタイミング信号発生装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a CMOS integrated circuit for generating a timing signal requiring high timing accuracy in a semiconductor test device and the like, and a timing signal generating device using the CMOS integrated circuit.
【0002】[0002]
【従来の技術】従来技術の例について、図4〜図6を参
照して説明する。最初に、従来の半導体試験装置等にお
いて、タイミング精度の要求されるタイミング信号を発
生するCMOS集積回路の主要構成と各動作について説
明する。図4に示すように、従来のタイミング信号を発
生するCMOS集積回路の一例は、電源10と、制御回
路ブロック20と、タイミング発生ブロック30とで構
成している。2. Description of the Related Art An example of the prior art will be described with reference to FIGS. First, a description will be given of a main configuration and each operation of a CMOS integrated circuit that generates a timing signal requiring timing accuracy in a conventional semiconductor test device or the like. As shown in FIG. 4, one example of a conventional CMOS integrated circuit that generates a timing signal includes a power supply 10, a control circuit block 20, and a timing generation block 30.
【0003】電源10は、CMOS集積回路に電源電流
を供給する定電圧電源である。例えば、VDD側をGN
Dとし負電圧をVSSとして供給している。A power supply 10 is a constant voltage power supply for supplying a power supply current to a CMOS integrated circuit. For example, the VDD side is GN
D and a negative voltage is supplied as VSS.
【0004】制御回路ブロック20は、クロック信号に
同期して、タイミング発生ブロック30の遅延回路31
の制御信号を生成しているロジック系回路である。The control circuit block 20 synchronizes with a clock signal to control the delay circuit 31 of the timing generation block 30.
Is a logic-related circuit that generates the control signal.
【0005】タイミング発生ブロック30は、クロック
信号を制御信号により所望の時間遅延させる複数の可変
遅延回路31で構成される。可変遅延回路31は、例え
ばCMOSゲートの伝搬遅延のある経路と無い経路とを
選択して、その差分の遅延時間を組み合わせた構成の可
変遅延回路である。The timing generation block 30 is composed of a plurality of variable delay circuits 31 for delaying a clock signal by a desired time by a control signal. The variable delay circuit 31 is a variable delay circuit having a configuration in which, for example, a path with a propagation delay of a CMOS gate and a path without a propagation delay are selected, and the delay time of the difference is combined.
【0006】次に、従来のタイミング信号を発生するC
MOS集積回路の動作について説明する。制御回路ブロ
ック20は、論理回路で構成されているので、論理素子
の伝搬遅延時間がある程度変動しても、段間のデータの
受け渡しにタイミング裕度が確保されていれば、論理動
作に影響を与えない。Next, a conventional timing signal generating C
The operation of the MOS integrated circuit will be described. Since the control circuit block 20 is composed of a logic circuit, even if the propagation delay time of the logic element fluctuates to some extent, if the timing margin is secured for data transfer between stages, the logic operation is not affected. Do not give.
【0007】一方、タイミング発生ブロック30は、出
力のタイミング信号そのものをタイミングの基準として
使用するので、伝搬遅延時間の変動が出力タイミング信
号の誤差となる。従って、高精度のタイミング信号出力
を得るためには、タイミング発生ブロック30の伝搬遅
延時間が変動する要因を排除する必要がある。On the other hand, since the timing generation block 30 uses the output timing signal itself as a timing reference, a change in the propagation delay time causes an error in the output timing signal. Therefore, in order to obtain a highly accurate timing signal output, it is necessary to eliminate a factor that causes the propagation delay time of the timing generation block 30 to vary.
【0008】タイミング発生ブロック30の遅延時間が
変動する要因としては、周囲温度、自己発熱量によって
定まるチップ温度、電源電圧の変動などがある。周囲温
度は、冷却手段の改善により、例えば冷媒温度を一定に
保つことで安定化できる。また、電源電圧は、例えばC
MOS集積回路のチップに供給する電圧をセンスする高
精度の電圧レギュレータを使用することで安定化でき
る。Factors that cause the delay time of the timing generation block 30 to fluctuate include the ambient temperature, the chip temperature determined by the amount of self-heating, and the fluctuation of the power supply voltage. The ambient temperature can be stabilized by improving the cooling means, for example, by keeping the refrigerant temperature constant. The power supply voltage is, for example, C
It can be stabilized by using a high-precision voltage regulator that senses the voltage supplied to the MOS integrated circuit chip.
【0009】しかし、CMOS集積回路のチップの自己
発熱量を安定化するのは困難である。一般に、CMOS
集積回路の論理ゲートは、出力が反転する瞬間に電源電
流が流れたとき電力消費し、定常的な消費電力は無い。
例えば、集積回路のチップの動作率と自己発熱量との関
係を図5に示す。ここに、動作率とは、集積回路のチッ
プを動作させたとき、単位時間当たりのゲート出力が反
転する総数である。図5の点線で示すように、ECL集
積回路のチップの自己発熱量は、動作率によらず一定で
ある。しかし、図5の実線で示すように、CMOS集積
回路のチップの自己発熱量は、動作率と比例関係にあ
る。[0009] However, it is difficult to stabilize the self-heating of the chip of the CMOS integrated circuit. Generally, CMOS
The logic gate of the integrated circuit consumes power when a power supply current flows at the moment when the output is inverted, and there is no steady power consumption.
For example, FIG. 5 shows the relationship between the operating rate of a chip of an integrated circuit and the amount of self-heating. Here, the operation rate is the total number of times that the gate output per unit time is inverted when the integrated circuit chip is operated. As shown by the dotted line in FIG. 5, the self-heating amount of the chip of the ECL integrated circuit is constant regardless of the operation rate. However, as shown by the solid line in FIG. 5, the self-heating value of the CMOS integrated circuit chip is proportional to the operation rate.
【0010】従って、CMOS集積回路の動作率の変化
は自己発熱量の変化となり、チップの温度変化となり伝
搬遅延時間の変化となる。例えば、図6に示すように、
CMOS集積回路のチップ温度が上昇すると、伝搬遅延
時間は増加する。つまり、CMOS集積回路の動作率が
変化すると、チップの温度変化となり、伝搬遅延時間が
変化するので、タイミング信号出力におけるタイミング
ドリフトやタイミングジッタとなる。Accordingly, a change in the operation rate of the CMOS integrated circuit results in a change in the amount of self-heating, a change in the temperature of the chip, and a change in the propagation delay time. For example, as shown in FIG.
As the chip temperature of the CMOS integrated circuit increases, the propagation delay time increases. In other words, when the operation rate of the CMOS integrated circuit changes, the temperature of the chip changes, and the propagation delay time changes, resulting in timing drift and timing jitter in the output of the timing signal.
【0011】ところで、半導体試験装置においては、被
試験デバイスの試験仕様に柔軟に対応するため、発生す
る試験信号の周期やタイミングは自由に設定することが
可能である必要がある。そのため、タイミング発生器の
出力のタイミング信号も試験サイクル毎に自由に設定で
きるようになっている。Incidentally, in a semiconductor test apparatus, it is necessary to be able to freely set the cycle and timing of a generated test signal in order to flexibly correspond to the test specifications of a device under test. Therefore, the timing signal of the output of the timing generator can be freely set for each test cycle.
【0012】例えば、或る試験サイクルでは4nsの周
期で、次の試験サイクルでは1μsの周期でタイミング
信号を出力したりする。その結果、タイミング発生器の
CMOS集積回路の動作率が変化して、チップの温度が
変化する。For example, a timing signal is output at a cycle of 4 ns in a certain test cycle and at a cycle of 1 μs in the next test cycle. As a result, the operation rate of the CMOS integrated circuit of the timing generator changes, and the temperature of the chip changes.
【0013】そこで、タイミング発生ブロック30に関
しては、各タイミング信号の可変遅延回路31ごとにダ
ミーの遅延回路を設けて、制御回路ブロック20の反転
出力数の情報データを基に、該ダミーの遅延回路を反転
出力動作をさせてリアルタイムに動作率を或程度までは
一定化させている。Therefore, with respect to the timing generation block 30, a dummy delay circuit is provided for each variable delay circuit 31 of each timing signal, and based on the information data of the number of inverted outputs of the control circuit block 20, the dummy delay circuit is provided. Are inverting output operation to make the operation rate constant to some extent in real time.
【0014】しかし、制御回路ブロック20自体の動作
率を一定化していないので、その動作率の変化により温
度が変化して、同一チップ内のタイミング発生ブロック
30に、その温度変化が伝熱して伝搬遅延時間の変動と
なり、タイミング信号出力におけるタイミングドリフト
やタイミングジッタとなる。However, since the operation rate of the control circuit block 20 itself is not fixed, the temperature changes due to the change in the operation rate, and the temperature change is transmitted to the timing generation block 30 in the same chip by heat transfer. The delay time varies, resulting in timing drift and timing jitter in the timing signal output.
【0015】[0015]
【発明が解決しようとする課題】上記説明のように、半
導体試験装置において、タイミング発生器のCMOS集
積回路の動作率が変化して、タイミング信号出力におけ
るタイミングドリフトやタイミングジッタとなる。そこ
で、本発明は、こうした問題に鑑みなされたもので、そ
の目的は、半導体試験装置等において使用される、タイ
ミング発生器のCMOS集積回路の動作率が変化して
も、タイミング信号出力におけるタイミングドリフトや
タイミングジッタが生じないようにしたタイミング発生
器のCMOS集積回路を提供することにある。As described above, in the semiconductor test apparatus, the operation rate of the CMOS integrated circuit of the timing generator changes, resulting in timing drift and timing jitter in the output of the timing signal. Accordingly, the present invention has been made in view of such a problem, and an object of the present invention is to provide a timing drift in a timing signal output even when an operation rate of a CMOS integrated circuit of a timing generator used in a semiconductor test device or the like changes. Another object of the present invention is to provide a CMOS integrated circuit of a timing generator in which no timing jitter occurs.
【0016】[0016]
【課題を解決するための手段】即ち、上記目的を達成す
るためになされた本発明の第1は、タイミング信号を発
生するタイミング発生ブロックと、該タイミング発生ブ
ロックのタイミングを制御する制御回路ブロックとによ
りタイミング信号を発生するCMOS集積回路におい
て、制御電圧により電源電流が制御されるヒータ回路
と、前記タイミング発生ブロックと、前記制御回路ブロ
ックと、前記ヒータ回路とに流れる電源電流を電流検出
手段で検出し、前記ヒータ回路の制御電圧としてヒータ
回路に流れる電流を負帰還制御するヒータ制御回路と、
を具備してCMOS集積回路の消費電力が一定となるよ
うにしていることを特徴としたCMOS集積回路を要旨
としている。That is, the first object of the present invention to achieve the above object is to provide a timing generating block for generating a timing signal, and a control circuit block for controlling the timing of the timing generating block. In a CMOS integrated circuit that generates a timing signal, a current detection means detects a power supply current flowing through a heater circuit whose power supply current is controlled by a control voltage, the timing generation block, the control circuit block, and the heater circuit. A heater control circuit that performs negative feedback control on a current flowing through the heater circuit as a control voltage of the heater circuit;
And the power consumption of the CMOS integrated circuit is kept constant.
【0017】また、上記目的を達成するためになされた
本発明の第2は、前記CMOS集積回路側の電源電圧を
センスして、印加電圧を一定となるように制御している
電源レギュレータと、をさらに具備した本発明第1記載
のCMOS集積回路を要旨としている。In order to achieve the above object, a second aspect of the present invention is to provide a power supply regulator which senses a power supply voltage on the CMOS integrated circuit side and controls the applied voltage to be constant. The gist is the CMOS integrated circuit according to the first aspect of the present invention, further comprising:
【0018】また、上記目的を達成するためになされた
本発明の第3は、ヒータ回路は、印加信号を制御して電
源電流を制御している電流制御素子で構成される本発明
第1記載のCMOS集積回路を要旨としている。According to a third aspect of the present invention, which has been made to achieve the above object, the heater circuit comprises a current control element for controlling a power supply current by controlling an applied signal. Of the present invention.
【0019】また、上記目的を達成するためになされた
本発明の第4は、印加信号を制御して電流カットできる
スイッチ素子を設けてヒータ回路に流れる電源電流をカ
ットできるようにした本発明第1または3記載のCMO
S集積回路を要旨としている。In order to achieve the above object, a fourth aspect of the present invention is to provide a switch element capable of cutting a current by controlling an applied signal so as to cut a power supply current flowing through a heater circuit. CMO according to 1 or 3
The gist is an S integrated circuit.
【0020】また、上記目的を達成するためになされた
本発明の第5は、上記電流制御素子は、MOSFETで
構成される本発明第3記載のCMOS集積回路を要旨と
している。A fifth aspect of the present invention to achieve the above object is a CMOS integrated circuit according to the third aspect of the present invention, wherein the current control element is constituted by a MOSFET.
【0021】また、上記目的を達成するためになされた
本発明の第6は、上記スイッチ素子は、MOSFETで
構成される本発明第4記載のCMOS集積回路を要旨と
している。A sixth aspect of the present invention, which has been made to achieve the above object, is a gist of the CMOS integrated circuit according to the fourth aspect of the present invention, wherein the switch element is constituted by a MOSFET.
【0022】また、上記目的を達成するためになされた
本発明の第7は、上記ヒータ回路の各ヒータセルはチッ
プ全体に均等に分布するよう配置している本発明第1記
載のCMOS集積回路を要旨としている。A seventh aspect of the present invention to achieve the above object is a CMOS integrated circuit according to the first aspect of the present invention, wherein each heater cell of the heater circuit is arranged so as to be evenly distributed over the entire chip. It is a gist.
【0023】また、上記目的を達成するためになされた
本発明の第8は、上記ヒータ回路の各ヒータセルは当該
制御回路ブロックのみに分布するよう配置している本発
明第1記載のCMOS集積回路を要旨としている。According to an eighth aspect of the present invention, there is provided a CMOS integrated circuit according to the first aspect, wherein each heater cell of the heater circuit is arranged only in the control circuit block. The main point is.
【0024】また、上記目的を達成するためになされた
本発明の第9は、タイミング信号を発生するタイミング
発生ブロックと、該タイミング発生ブロックのタイミン
グを制御する制御回路ブロックとによりタイミング信号
を発生するCMOS集積回路を有する、タイミング信号
発生装置において、当該CMOS集積回路内には、制御
電圧により電源電流が制御されるヒータ回路と、を備
え、当該CMOS集積回路外には、前記タイミング発生
ブロックと、前記制御回路ブロックと、前記ヒータ回路
とに流れる電源電流を電流検出手段で検出し、前記ヒー
タ回路の制御電圧としてヒータ回路に流れる電流を負帰
還制御するヒータ制御回路と、を備え、CMOS集積回
路の消費電力が一定となるようにしていることを特徴と
したタイミング信号発生装置を要旨としている。According to a ninth aspect of the present invention, there is provided a timing generating block for generating a timing signal, and a control circuit block for controlling the timing of the timing generating block. In a timing signal generating device having a CMOS integrated circuit, a heater circuit whose power supply current is controlled by a control voltage is provided in the CMOS integrated circuit, and the timing generating block is provided outside the CMOS integrated circuit; A CMOS integrated circuit comprising: a control circuit block; and a heater control circuit that detects a power supply current flowing through the heater circuit by current detection means and performs negative feedback control on a current flowing through the heater circuit as a control voltage of the heater circuit. Timing signal characterized by constant power consumption It has a raw device and the gist.
【0025】また、上記目的を達成するためになされた
本発明の第10は、前記CMOS集積回路側の電源電圧
をセンスして、印加電圧を一定となるように制御してい
る電源レギュレータと、をさらに具備した本発明第9記
載のタイミング信号発生装置を要旨としている。A tenth aspect of the present invention to achieve the above object is a power supply regulator which senses a power supply voltage on the CMOS integrated circuit side and controls the applied voltage to be constant. The gist is the timing signal generator according to the ninth aspect of the present invention, further comprising:
【0026】また、上記目的を達成するためになされた
本発明の第11は、ヒータ回路は、印加信号を制御して
電源電流を制御している電流制御素子で構成される本発
明第9記載のタイミング信号発生装置を要旨としてい
る。According to an eleventh aspect of the present invention, there is provided a heater circuit comprising a current control element for controlling a power supply current by controlling an applied signal. Of the present invention.
【0027】また、上記目的を達成するためになされた
本発明の第12は、印加信号を制御して電流カットでき
るスイッチ素子を設けてヒータ回路に流れる電源電流を
カットできるようにした本発明第9または11記載のタ
イミング信号発生装置を要旨としている。A twelfth aspect of the present invention, which has been made to achieve the above object, is to provide a switch element capable of cutting an electric current by controlling an applied signal so as to cut a power supply current flowing through a heater circuit. The gist is the timing signal generator described in 9 or 11.
【0028】また、上記目的を達成するためになされた
本発明の第13は、上記電流制御素子は、MOSFET
で構成される本発明第11記載のタイミング信号発生装
置を要旨としている。According to a thirteenth aspect of the present invention, which has been made to achieve the above object, the current control element is a MOSFET.
The gist is the timing signal generator according to the eleventh aspect of the present invention, comprising:
【0029】また、上記目的を達成するためになされた
本発明の第14は、上記スイッチ素子は、MOSFET
で構成される本発明第12記載のタイミング信号発生装
置を要旨としている。According to a fourteenth aspect of the present invention, which has been made to achieve the above object, the switch element is a MOSFET.
The gist is the timing signal generator according to the twelfth aspect of the present invention.
【0030】また、上記目的を達成するためになされた
本発明の第15は、上記ヒータ回路の各ヒータセルはチ
ップ全体に均等に分布するよう配置している本発明第9
記載のタイミング信号発生装置を要旨としている。A fifteenth aspect of the present invention to achieve the above object is a ninth aspect of the present invention in which the heater cells of the heater circuit are arranged so as to be evenly distributed over the entire chip.
The gist is the described timing signal generator.
【0031】そして、上記目的を達成するためになされ
た本発明の第16は、上記ヒータ回路の各ヒータセルは
当該制御回路ブロックのみに分布するよう配置している
本発明第9記載のタイミング信号発生装置を要旨として
いる。According to a sixteenth aspect of the present invention, there is provided a timing signal generating apparatus according to the ninth aspect, wherein each heater cell of the heater circuit is arranged to be distributed only to the control circuit block. The device is the gist.
【0032】[0032]
【発明の実施の形態】本発明の実施の形態は、下記の実
施例において説明する。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Embodiments of the present invention will be described in the following examples.
【0033】[0033]
【実施例】本発明の実施例について、図1〜図3を参照
して説明する。最初に、本発明のタイミング精度の要求
されるタイミング信号を発生するCMOS集積回路の主
要構成と各動作について説明する。図1に示すように、
本発明のタイミング信号を発生するCMOS集積回路の
一例は、制御回路ブロック20と、タイミング発生ブロ
ック30と、ヒータ回路40と、ヒータ制御回路50
と、電源レギュレータ60とで構成している。この構成
において、制御回路ブロック20と、タイミング発生ブ
ロック30とは、従来技術と同じであるので説明を省略
する。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. First, a description will be given of a main configuration and each operation of a CMOS integrated circuit for generating a timing signal requiring timing accuracy according to the present invention. As shown in FIG.
An example of a CMOS integrated circuit that generates a timing signal according to the present invention includes a control circuit block 20, a timing generation block 30, a heater circuit 40, and a heater control circuit 50.
And a power supply regulator 60. In this configuration, the control circuit block 20 and the timing generation block 30 are the same as those in the related art, and thus description thereof will be omitted.
【0034】ヒータ回路40は、例えば図2に示すよう
にNタイプMOSFET1によるヒータセルが複数並列
接続して構成されている。但し、ヒータ回路40の各ヒ
ータセルはチップ全体に均等に分布するよう配置してい
る。そして、各ヒータセルのMOSFET1のドレイン
とソースは電源のVDDとVSSにそれぞれ接続され、
ゲートの制御電圧Hcはヒータ制御回路50から供給さ
れる。また、ゲートの制御電圧Hcにより、各ヒータセ
ルつまりヒータ回路40に流れる電源電流が制御され
る。The heater circuit 40 is composed of a plurality of N-type MOSFET 1 heater cells connected in parallel, for example, as shown in FIG. However, the heater cells of the heater circuit 40 are arranged so as to be evenly distributed over the entire chip. The drain and source of MOSFET 1 of each heater cell are connected to VDD and VSS of the power supply, respectively.
The gate control voltage Hc is supplied from the heater control circuit 50. The power supply current flowing through each heater cell, that is, the heater circuit 40, is controlled by the gate control voltage Hc.
【0035】ヒータ制御回路50は、図1に示すよう
に、ヒータ回路40と、制御回路ブロック20と、タイ
ミング発生ブロック30とに流れる電源電流ISSを検出
する低抵抗値の抵抗Rsと、基準電圧Vrefと差動増幅
器とで構成している。また、ヒータ制御回路50は、下
記式(1)となるようにヒータ回路40のヒータ制御電
圧Hcにより負帰還して、電源電流のISSが一定となる
ように制御している。 ISS×Rs=Vref ・・・・(1)As shown in FIG. 1, the heater control circuit 50 includes a low-resistance resistor Rs for detecting a power supply current ISS flowing through the heater circuit 40, the control circuit block 20, the timing generation block 30, and a reference voltage. It consists of Vref and a differential amplifier. Further, the heater control circuit 50 performs negative feedback by the heater control voltage Hc of the heater circuit 40 so as to obtain the following equation (1), and controls the power supply current ISS to be constant. ISS × Rs = Vref (1)
【0036】例えば、制御回路ブロック20と、タイミ
ング発生ブロック30との動作率が大きくなって電源電
流ISSが増加したときは、ヒータ回路40に流れる電源
電流が少なくなるようにヒータ制御電圧Hcの電位を高
くして電源電流ISSが一定となるように制御している。
反対に、制御回路ブロック20と、タイミング発生ブロ
ック30との動作率が小さくなって電源電流ISSが減少
したときは、ヒータ回路40に流れる電源電流が増加す
るようにヒータ制御電圧Hcの電位を低くして電源電流
ISSが一定となるように制御している。For example, when the operation ratio between the control circuit block 20 and the timing generation block 30 increases and the power supply current ISS increases, the potential of the heater control voltage Hc is reduced so that the power supply current flowing through the heater circuit 40 decreases. And the power supply current ISS is controlled to be constant.
Conversely, when the operation ratio between the control circuit block 20 and the timing generation block 30 decreases and the power supply current ISS decreases, the potential of the heater control voltage Hc is lowered so that the power supply current flowing through the heater circuit 40 increases. Thus, the power supply current ISS is controlled to be constant.
【0037】電源レギュレータ60は、CMOS集積回
路に電源電流を供給する定電圧電源である。そして、G
ND電位のVDDに対して、ヒータ制御回路50の電源
電流の検出抵抗Rsを介して負電圧のVSSとして供給
(force)している。そして、タイミング発生回路のV
SS側の電圧を検出(sense)して、電源レギュレータ
60の内部基準電圧となるようにVSSの負電圧を安定
化している。The power supply regulator 60 is a constant voltage power supply for supplying a power supply current to the CMOS integrated circuit. And G
The ND potential VDD is supplied (forced) as a negative voltage VSS via the power supply current detection resistor Rs of the heater control circuit 50. And V of the timing generation circuit
By detecting (sense) the voltage on the SS side, the negative voltage of VSS is stabilized so as to be the internal reference voltage of the power supply regulator 60.
【0038】従って、CMOS集積回路の動作率が変化
しても、チップに供給されるVDDとVSS間の電源電
圧が一定に安定化され、電源電流ISSも一定になるよう
に制御されるので、チップ全体の消費電力は常に一定値
となり、チップの温度を一定となるように保つことがで
きる。Therefore, even if the operation rate of the CMOS integrated circuit changes, the power supply voltage between VDD and VSS supplied to the chip is controlled to be constant and the power supply current ISS is controlled to be constant. The power consumption of the entire chip is always a constant value, and the temperature of the chip can be kept constant.
【0039】従って、CMOS集積回路の動作率が変化
しても、チップの温度は一定に保たれるので伝搬遅延時
間が変化しない。つまり、CMOS集積回路の動作率が
変化しても、伝搬遅延時間が変化しないので、タイミン
グ信号出力におけるタイミングドリフトやタイミングジ
ッタが生じにくいので高精度のタイミング信号が発生で
きる。Therefore, even if the operating rate of the CMOS integrated circuit changes, the temperature of the chip is kept constant, so that the propagation delay time does not change. In other words, even if the operation rate of the CMOS integrated circuit changes, the propagation delay time does not change, so that timing drift and timing jitter in the timing signal output hardly occur, so that a highly accurate timing signal can be generated.
【0040】ところで、CMOS集積回路の試験手法の
一つであるIDDQ(静止電源電流測定)がある。このID
DQ測定を実施する場合のヒータセルの回路は、例えば図
3に示すように、NタイプのMOSFET1と、Pタイ
プのMOSFET2とで構成している。NタイプのMO
SFET1のゲート電圧Hcには、ヒータ制御回路50
からヒータ制御電圧Hcをあたえる。PタイプのMOS
FET2のゲート電圧CONTは、電流カットの制御端
子であり、CONT=VDDのときヒータ回路に流れる
電源電流がカットされ、CONT=VSSのときヒータ
回路40に電源電流が流れる。従って、IDDQ測定を実
施するときは、CONT=VDDとしてヒータ回路40
に流れる電源電流をカットしておこなう。Incidentally, there is IDDQ (quiescent power supply current measurement), which is one of the testing methods for CMOS integrated circuits. This ID
The circuit of the heater cell for performing the DQ measurement includes, for example, an N-type MOSFET 1 and a P-type MOSFET 2 as shown in FIG. N type MO
The gate voltage Hc of the SFET 1 includes the heater control circuit 50
From the heater control voltage Hc. P-type MOS
The gate voltage CONT of the FET 2 is a current cut control terminal. The power supply current flowing through the heater circuit is cut when CONT = VDD, and the power supply current flows through the heater circuit 40 when CONT = VSS. Therefore, when performing the IDDQ measurement, the heater circuit 40 is set with CONT = VDD.
It cuts the power supply current that flows through it.
【0041】上記実施例においては、ヒータ回路40の
各ヒータセルはチップ全体に均等に分布するよう配置し
ている。 しかし、タイミング発生ブロック30におい
て、各タイミング信号の可変遅延回路31ごとにダミー
の遅延回路を設けて、制御回路ブロック20の反転出力
数の情報データを基に、該ダミーの遅延回路を反転出力
動作をさせてリアルタイムに動作率を或程度までは一定
化させていて、実用上充分に補償されている場合には、
この部分へのヒータセルの配置を除外してもよい。すな
わち、ヒータ回路40の各ヒータセルを、制御回路ブロ
ック20のみに分布するよう配置してもよい。In the above embodiment, the heater cells of the heater circuit 40 are arranged so as to be evenly distributed over the entire chip. However, in the timing generation block 30, a dummy delay circuit is provided for each variable delay circuit 31 of each timing signal, and based on the information data on the number of inversion outputs of the control circuit block 20, the dummy delay circuit operates in an inversion output operation. To make the operation rate constant to some extent in real time, and if it is sufficiently compensated for practical use,
The arrangement of the heater cells in this portion may be omitted. That is, each heater cell of the heater circuit 40 may be arranged so as to be distributed only in the control circuit block 20.
【0042】また、上記実施例においては、図2及び図
3におけるヒータ回路は、MOSFETで構成されてい
る。 しかしMOSFETに限るわけではなく、制御電
圧に応じて動作する電流制御素子であればよい。In the above embodiment, the heater circuits in FIGS. 2 and 3 are constituted by MOSFETs. However, the present invention is not limited to MOSFETs, and may be any current control element that operates according to a control voltage.
【0043】また、上記実施例においては、図3におけ
る電源電流カット手段は、MOSFETを使用してい
る。 しかしMOSFETに限るわけではなく、電流カ
ットの制御信号に応じて動作するスイッチ素子であれば
よい。In the above embodiment, the power supply current cutting means in FIG. 3 uses a MOSFET. However, the switching element is not limited to the MOSFET, and may be any switching element that operates according to a current cut control signal.
【0044】また、上記実施例においては、本発明要素
は、CMOS集積回路として構成されている。 しか
し、一部の要素をCMOS集積回路の外に配置し、全体
として、CMOS集積回路を用いたタイミング信号発生
装置として構成してもよい。例えば、電源レギュレータ
60をCMOS集積回路の外に配置し、制御回路ブロッ
ク20と、タイミング発生ブロック30と、ヒータ回路
40と、ヒータ制御回路50とをCMOS集積回路の内
に配置して、タイミング信号発生装置として構成しても
よい。また他の例として、ヒータ制御回路50と、電源
レギュレータ60とをCMOS集積回路の外に配置し、
制御回路ブロック20と、タイミング発生ブロック30
と、ヒータ回路40とをCMOS集積回路の内に配置し
て、タイミング信号発生装置として構成してもよい。Further, in the above embodiment, the element of the present invention is configured as a CMOS integrated circuit. However, some elements may be arranged outside the CMOS integrated circuit, and may be configured as a timing signal generator using the CMOS integrated circuit as a whole. For example, the power supply regulator 60 is disposed outside the CMOS integrated circuit, and the control circuit block 20, the timing generation block 30, the heater circuit 40, and the heater control circuit 50 are disposed inside the CMOS integrated circuit, and the timing signal It may be configured as a generator. As another example, the heater control circuit 50 and the power supply regulator 60 are arranged outside the CMOS integrated circuit,
Control circuit block 20 and timing generation block 30
And the heater circuit 40 may be arranged in a CMOS integrated circuit to constitute a timing signal generator.
【0045】[0045]
【発明の効果】本発明は、以上説明したように、CMO
S集積回路の動作率が変化しても、チップに供給される
VDDとVSS間の電源電圧が一定に安定化され、電源
電流ISSも一定になるように制御されるので、チップ全
体の消費電力は常に一定値となり、チップの温度を一定
となるように保つことができるので、以下に記載される
ような効果を奏する。即ち、CMOS集積回路の動作率
が変化しても、伝搬遅延時間が変化しないので、タイミ
ング信号出力におけるタイミングドリフトやタイミング
ジッタが生じにくいので高精度のタイミング信号が発生
できる効果がある。また、チップ温度が一定となるか
ら、制御回路ブロックの温度変化が少なくなるので回路
上のタイミング裕度が取りやすくなり制御回路ブロック
の簡素化もできる効果もある。さらに、電流カットの制
御端子付きのヒータ回路を使用すれば、CMOS集積回
路の試験手法の一つであるIDDQ(静止電源電流測定)
の測定も可能である。According to the present invention, as described above, the CMO
Even if the operating rate of the S integrated circuit changes, the power supply voltage between VDD and VSS supplied to the chip is stabilized and the power supply current ISS is controlled to be constant, so that the power consumption of the entire chip Is always a constant value, and the temperature of the chip can be kept constant, so that the following effects can be obtained. That is, even if the operation rate of the CMOS integrated circuit changes, the propagation delay time does not change, so that timing drift and timing jitter in the timing signal output hardly occur. In addition, since the chip temperature becomes constant, the temperature change of the control circuit block is reduced, so that the timing margin on the circuit can be easily obtained, and the control circuit block can be simplified. Furthermore, if a heater circuit with a current cut control terminal is used, IDDQ (static power supply current measurement), which is one of the testing methods for CMOS integrated circuits, can be used.
Is also possible.
【図1】本発明のCMOS集積回路のブロック図であ
る。FIG. 1 is a block diagram of a CMOS integrated circuit of the present invention.
【図2】ヒータセルの基本回路図である。FIG. 2 is a basic circuit diagram of a heater cell.
【図3】電流カット制御端子付きヒータセルの回路図で
ある。FIG. 3 is a circuit diagram of a heater cell with a current cut control terminal.
【図4】従来のCMOS集積回路のブロック図である。FIG. 4 is a block diagram of a conventional CMOS integrated circuit.
【図5】集積回路の動作率と自己発熱量との関係図であ
る。FIG. 5 is a relationship diagram between the operation rate of the integrated circuit and the amount of self-heating.
【図6】CMOS集積回路のチップ温度と伝搬遅延時間
との関係図である。FIG. 6 is a diagram illustrating a relationship between a chip temperature of a CMOS integrated circuit and a propagation delay time.
【符号の説明】 10 電源 20 制御回路ブロック 30 タイミング発生ブロック 31 可変遅延回路 40 ヒータ回路 50 ヒータ制御回路 60 電源レギュレータ[Description of Signs] 10 power supply 20 control circuit block 30 timing generation block 31 variable delay circuit 40 heater circuit 50 heater control circuit 60 power supply regulator
Claims (16)
生ブロックと、 該タイミング発生ブロックのタイミングを制御する制御
回路ブロックとによりタイミング信号を発生するCMO
S集積回路において、 制御電圧により電源電流が制御されるヒータ回路と、 前記タイミング発生ブロックと、前記制御回路ブロック
と、前記ヒータ回路とに流れる電源電流を電流検出手段
で検出し、前記ヒータ回路の制御電圧としてヒータ回路
に流れる電流を負帰還制御するヒータ制御回路と、 を具備してCMOS集積回路の消費電力が一定となるよ
うにしていることを特徴としたCMOS集積回路。A CMO that generates a timing signal by a timing generation block that generates a timing signal, and a control circuit block that controls the timing of the timing generation block
In the S integrated circuit, a power supply current is controlled by a control voltage, a power supply current flowing through the timing generation block, the control circuit block, and a power supply current flowing through the heater circuit is detected by current detection means, And a heater control circuit for performing negative feedback control of a current flowing through the heater circuit as a control voltage, wherein the power consumption of the CMOS integrated circuit is made constant.
ンスして、印加電圧を一定となるように制御している電
源レギュレータと、 をさらに具備した請求項1記載のCMOS集積回路。2. The CMOS integrated circuit according to claim 1, further comprising: a power supply regulator that senses a power supply voltage on the CMOS integrated circuit side and controls the applied voltage to be constant.
電流を制御している電流制御素子で構成される請求項1
記載のCMOS集積回路。3. The heater circuit according to claim 1, wherein the heater circuit includes a current control element that controls a power supply current by controlling an applied signal.
A CMOS integrated circuit as described in the above.
イッチ素子を設けてヒータ回路に流れる電源電流をカッ
トできるようにした請求項1または3記載のCMOS集
積回路。4. The CMOS integrated circuit according to claim 1, wherein a switch element capable of controlling an applied signal to cut a current is provided to cut a power supply current flowing through the heater circuit.
成される請求項3記載のCMOS集積回路。5. The CMOS integrated circuit according to claim 3, wherein said current control element is constituted by a MOSFET.
成される請求項4記載のCMOS集積回路。6. The CMOS integrated circuit according to claim 4, wherein said switch element is constituted by a MOSFET.
全体に均等に分布するよう配置している請求項1記載の
CMOS集積回路。7. The CMOS integrated circuit according to claim 1, wherein each heater cell of said heater circuit is arranged so as to be evenly distributed over the entire chip.
御回路ブロックのみに分布するよう配置している請求項
1記載のCMOS集積回路。8. The CMOS integrated circuit according to claim 1, wherein each heater cell of said heater circuit is arranged so as to be distributed only in said control circuit block.
生ブロックと、 該タイミング発生ブロックのタイミングを制御する制御
回路ブロックとによりタイミング信号を発生するCMO
S集積回路を有する、タイミング信号発生装置におい
て、 当該CMOS集積回路内には、 制御電圧により電源電流が制御されるヒータ回路と、 を備え、 当該CMOS集積回路外には、 前記タイミング発生ブロックと、前記制御回路ブロック
と、前記ヒータ回路とに流れる電源電流を電流検出手段
で検出し、前記ヒータ回路の制御電圧としてヒータ回路
に流れる電流を負帰還制御するヒータ制御回路と、 を備え、 CMOS集積回路の消費電力が一定となるようにしてい
ることを特徴としたタイミング信号発生装置。9. A CMO for generating a timing signal by a timing generation block for generating a timing signal, and a control circuit block for controlling the timing of the timing generation block.
In the timing signal generation device having the S integrated circuit, a heater circuit whose power supply current is controlled by a control voltage is provided in the CMOS integrated circuit, and the timing generation block is provided outside the CMOS integrated circuit. A CMOS integrated circuit, comprising: a control circuit block; and a heater control circuit that detects a power supply current flowing through the heater circuit by current detection means and performs negative feedback control on a current flowing through the heater circuit as a control voltage of the heater circuit. Wherein the power consumption is constant.
センスして、印加電圧を一定となるように制御している
電源レギュレータと、 をさらに具備した請求項9記載のタイミング信号発生装
置。10. The timing signal generator according to claim 9, further comprising: a power supply regulator that senses a power supply voltage on the CMOS integrated circuit side and controls the applied voltage to be constant.
源電流を制御している電流制御素子で構成される請求項
9記載のタイミング信号発生装置。11. The timing signal generator according to claim 9, wherein the heater circuit is constituted by a current control element that controls a power supply current by controlling an applied signal.
スイッチ素子を設けてヒータ回路に流れる電源電流をカ
ットできるようにした請求項9または11記載のタイミ
ング信号発生装置。12. The timing signal generator according to claim 9, wherein a switch element capable of controlling an applied signal to cut the current is provided to cut a power supply current flowing through the heater circuit.
構成される請求項11記載のタイミング信号発生装置。13. The timing signal generator according to claim 11, wherein said current control element is constituted by a MOSFET.
構成される請求項12記載のタイミング信号発生装置。14. The timing signal generator according to claim 12, wherein said switch element is constituted by a MOSFET.
プ全体に均等に分布するよう配置している請求項9記載
のタイミング信号発生装置。15. The timing signal generator according to claim 9, wherein each heater cell of said heater circuit is arranged so as to be evenly distributed over the entire chip.
制御回路ブロックのみに分布するよう配置している請求
項9記載のタイミング信号発生装置。16. The timing signal generator according to claim 9, wherein each heater cell of said heater circuit is arranged so as to be distributed only in said control circuit block.
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